對沖壓件進行在線式噴丸處理和清理
發(fā)表時間:2010-02-20 08:55:58; 來源:
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當(dāng)沖壓件與正在加工的板材帶鋼‘藕斷絲連’的情況時，能夠在連續(xù)生產(chǎn)過程中自動的完成噴丸清理和清洗。工件傳送的任務(wù)由通過各個生產(chǎn)工位的沖裁帶鋼來完成。在本文介紹的表面處理技術(shù)設(shè)備中，采用的是超聲波清理和壓縮空氣噴丸技術(shù)。在更換沖裁產(chǎn)品和連續(xù)的生產(chǎn)過程中，這種技術(shù)能夠提高沖壓件的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟性。
位于Lüdenscheid市的HGH公司將超聲波清理和機械噴丸清理技術(shù)組合在一起，應(yīng)用于連續(xù)沖壓生產(chǎn)過程中，從而解決了許多企業(yè)因中斷連續(xù)沖壓生產(chǎn)而帶來的麻煩。沖壓件、帶狀板材可以連續(xù)的進入生產(chǎn)并進行清理。這種技術(shù)的主要步驟是：利用超聲波清除防銹油、噴丸和超聲波清潔，其結(jié)構(gòu)緊湊，是長期以來連續(xù)沖壓生產(chǎn)企業(yè)所希望而又未能實現(xiàn)的。基于連續(xù)沖壓工藝的改進，可以將生產(chǎn)能力翻一番，并且降低生產(chǎn)費用。
該生產(chǎn)線的研發(fā)設(shè)計，從開始構(gòu)思到完成制造，持續(xù)大約一年半的時間。而這個研發(fā)項目的起因源于一個用戶對于噴丸處理的技術(shù)咨詢，清除沖壓件焊接后的焊渣點。根據(jù)用戶的這個要求，形成了在連續(xù)生產(chǎn)過程中，也就是在連續(xù)沖壓過程中在線完成工件清理的設(shè)計意向。這是一個以整個生產(chǎn)過程為主導(dǎo)的設(shè)計理念。而在這個設(shè)計理念中，HGH公司的表面處理技術(shù)、HGH-SAT公司的清潔技術(shù)都具有非常重要的作用和意義。項目研發(fā)的最終結(jié)果是一條連續(xù)生產(chǎn)的自動化生產(chǎn)工藝。在這個工藝中沒有人必須用手接觸所謂的“沖壓裸件”，無論是在沖壓之后，還是在檢驗之后，或者是在沖壓之后的有毛刺、飛邊的“沖壓裸件”。
整個沖壓生產(chǎn)過程是這樣的：在一個多工位級進連續(xù)沖壓模中，工件被沖壓下來，完成壓延成型和焊接等工序。但是它仍然有很小的一點局部與沖壓板料連接在一起，由沖壓板料帶著沖壓和焊接后的工件一起進入到超聲波表面處理設(shè)備中，進行清除防銹脂和焊渣的工作。在噴丸室中完成焊接焊豆和毛刺的清除工作。這在避免沖壓件使用時的短路和電氣短接是非常必要的。在第二次時間較短的超聲波表面處理中，在沖壓件的質(zhì)量檢測之前，再次利用超聲波表面清理技術(shù)清除噴丸處理時遺留下來的殘留物。在完成上述所有的操作之后，沖壓件才徹底的與毛坯板材分離，單獨的存放在一起。質(zhì)量不好的沖壓件被放置在廢品箱中，合格的沖壓件則直接進入包裝車間。
清理時間為7s
第一條按照用戶要求設(shè)計制造的生產(chǎn)線以12m/min的速度輸送沖壓板料。在這樣高的生產(chǎn)效率下，每個沖壓件在超聲波清潔室中的停留時間僅有 7s。根據(jù)具體設(shè)備的結(jié)構(gòu)不同，生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率還可以進一步提高。除此以外，該方案還允許有特殊要求的工件在生產(chǎn)線外進行加工。原則上它能適應(yīng)各種特殊的專業(yè)要求。例如，第一道超聲波表面處理可以用做清除毛坯板材表面的防護涂層，能夠以60m/min的速度完成板料毛坯表面的防護層清理工作。
超聲波除油-噴丸-超聲波清理三級表面處理工藝的粗略過程，可以用這樣的文字予以描述：在完成沖壓和焊接之后，板材毛坯進入第一個超聲波表面處理工位進行除脂和去毛刺（圖1）。在這個設(shè)備之前，有一個光電柜控制系統(tǒng)對板料毛坯的通過狀況進行監(jiān)控。檢測到的差異以模擬信號（0~10V）的形式直接傳送到SPS可編程序控制器中。電氣控制系統(tǒng)對收到的模擬信號進行分析評判，經(jīng)過安裝在第二個清潔室后的變頻器控制調(diào)節(jié)板料毛坯的驅(qū)動機構(gòu)。在光電柜監(jiān)控系統(tǒng)之后是第一個清潔室中利用弱堿性的清潔劑，在超聲波的幫助和支持下，清除板料毛坯表面的防銹脂。然后用過濾后的空氣吹凈板料毛坯，避免了殘留的清潔液進入生產(chǎn)線的沖洗工位。
圖1 清除板料毛坯表面防銹脂的超聲波清潔池，在超聲波的幫助下清潔效果明顯提高
從兩面進行吹風(fēng)干燥
板料毛坯的沖洗采用噴射清洗法（圖2）。用不銹鋼材料制造的扁噴嘴用0.15MPa的噴射壓力從上、下兩面對板料毛坯進行沖洗。噴射角度為 60°。清洗后用過濾的室溫氣流從上、下兩面對板材進行第一次吹干（圖3a）。在后續(xù)的熱風(fēng)吹干中，使用的是200℃左右的熱空氣進行吹干（圖3b）。所有吹風(fēng)管都由一個壓縮機從側(cè)面供氣，輸入的室內(nèi)空氣的氣壓比大氣壓高0.05MPa。空氣壓縮機有一個非常易于更換的濾芯，實現(xiàn)了經(jīng)濟壓縮空氣的供應(yīng)。
圖2 有四個噴嘴的用于清洗殘留在板料表面清潔劑的沖洗清潔裝置，清潔時從上、下兩面進行沖洗
(a)
(b)
圖3 清洗后從上、下兩面預(yù)干（a）和熱風(fēng)吹干（b）。預(yù)干時，使用的是常溫氣流進行吹干，熱風(fēng)吹干時使用的是大約200℃的熱空氣
含有水蒸氣的清洗氣流由徑流式鼓風(fēng)機輸送到清洗設(shè)備中，以避免在不銹鋼材料的表面留下冷凝水。在清洗室的操作倉，有手動開啟的塑料防護門。用一個指示燈表示防護門的開啟與關(guān)閉狀態(tài)。從而保障了操作者不會誤入到正在運行的板料毛坯區(qū)中。
保證噴嘴間距恒定不變
在表面處理的第二步中，主要是利用噴丸表面處理技術(shù)清除焊接后的焊豆和毛刺飛邊。沖壓板料在引導(dǎo)機構(gòu)的引導(dǎo)下進入噴丸室，并定位（圖4）。保證在整個噴丸處理過程中板料毛坯與噴丸噴槍之間的間距恒定不變。引導(dǎo)裝置安裝在噴丸室的滑臺之上。它帶有四個噴丸噴槍，能夠從上、下兩側(cè)對板料毛坯進行噴丸清理（圖5）。這里采用的噴丸工藝屬于干式噴丸，在這種噴丸工藝技術(shù)中，噴出的球形丸（混合物顆粒）在壓縮空氣的幫助下加速射向板料表面。混合物顆粒的組成成分對噴丸處理的后果有著重要的影響。一個重要的進一步優(yōu)化改進的標準是重復(fù)利用率，以便降低噴丸時的生產(chǎn)成本。
圖4 沖裁板料在傳送機構(gòu)的引導(dǎo)下進入噴丸室并定位，與噴丸槍之間保持著恒定的距離
圖5 帶有四個噴嘴的導(dǎo)軌能夠從兩面對沖裁板料進行表面處理，它具有非常好的使用柔性化
噴丸處理結(jié)果的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性，與旋風(fēng)分離器中的噴丸分類有著密切的關(guān)系。在旋風(fēng)分離器中，破碎的噴丸顆粒和被清理下來的焊渣、雜物等被從設(shè)備中清除出去。為了保證在連續(xù)的生產(chǎn)過程中有足夠的噴丸顆粒可供使用，噴丸顆粒儲備監(jiān)控系統(tǒng)負責(zé)在噴丸顆粒減少時自動的補充噴丸顆粒。為保障噴丸設(shè)備使用的靈活性，其引導(dǎo)裝置負有非常重要的責(zé)任：它一方面可以放大或者縮小；另一方面，每一個噴嘴的噴射壓力都可以調(diào)節(jié)，還可以實現(xiàn)某個噴嘴的單獨開啟或關(guān)閉。在噴丸處理之后，板料毛坯再次用風(fēng)吹凈，在離開噴丸室之前已大體上干凈了。
在第二次利用超聲波進行精細表面清潔時，采用的是與第一次超聲波清潔相同的系統(tǒng)。這臺清潔設(shè)備板料毛坯輸送的驅(qū)動機構(gòu)采用的是摩擦傳動機構(gòu)。其惟一的驅(qū)動輥位于板料毛坯下方，并帶聚酯層。與壓輥使用的是高分子的RCH-1000材料。在這些壓輥上都加工有凹槽，以便與不同的板料毛坯相匹配。
壓輥的壓力通過兩個氣缸進行無級調(diào)節(jié)。為了便于板料毛坯穿入傳送系統(tǒng)之中，壓輥可以升高20mm。這套具有示范性的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備具有很高的適應(yīng)能力。根據(jù)用戶不同的需求，可以得到合適的解決方案。 |
